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TC11表面激光熔覆MCrAlY涂层温度场模拟及参数优化

沈清 , 王宏宇 , 金镜 , 吴志奎 , 程满

兵器材料科学与工程

采用ADPL参数化语言，综合考虑热源模型、材料热物性参数、相变潜热、边界条件等因素，建立了连续移动高斯热源作用下TC11表面激光熔覆MCrAlY涂层三维瞬态温度场数值模型。实验结果测量值与模拟计算值的对比表明，建立的温度场数值模型具有很好的可靠性。同时，在分析涂层品质的基础上，基于该模型对TC11表面激光熔覆MCrAlY涂层的激光工艺参数进行了预报及优化，得出较优的激光工艺参数为：激光功率1200 W、光斑直径2 mm、扫描速度400 mm/min。

关键词: TC11合金 , 激光熔覆 , MCrAlY涂层 , 温度场模拟 , 工艺参数优化

不锈钢316L间接选区激光烧结工艺参数优化研究

任乃飞 , 葛小兵 , 王权 , 李阳 , 赵新宏 , 杭雅慧 , 徐玮

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.08.018

在不锈钢间接选区激光烧结过程中，由于存在温度梯度场，将产生较大的残余应力和翘曲变形，从而会降低成型件的烧结精度。为了提高不锈钢件的激光烧结成型质量，对316L间接选区激光烧结耦合热应力场进行了数值模拟分析，与烧结实验进行了对比研究。研究表明，模拟结果与烧结实验的实物变形趋势相吻合，验证了模拟的正确性。采用该模拟方案，结合正交试验方法对激光功率、扫描间距、扫描速度和预热温度等4个工艺参数进行了优化，获得了一组最优工艺设计参数。研究结果为间接选区激光烧结成形质量提供了有力的工艺参数判据，具有重要的经济价值和应用前景。

关键词: 激光烧结 , 参数优化 , 正交试验 , 耦合热应力

KDP晶体离子束抛光温度场模拟与工艺参数优化

邓鸿飞 , 袁征 , 解旭辉 , 周林 , 胡皓

人工晶体学报

为解决离子束加工热效应这一棘手问题,必须了解离子束加工过程中光学元件的温度场分布,以期优化工艺参数来降低离子束加工过程中光学元件的温度.本文基于ANSYS参数化设计语言(APDL),建立离子束作用下温度场模型,模拟离子束加工KDP晶体过程,并对不同工艺参数条件下工件的温度场进行仿真.分析了工艺参数对KDP晶体温升的影响规律,并通过正交分析方法优化了工艺参数.优化结果表明:从影响工件温度变化程度的角度,离子入射角度θ＞入射离子能量ε＞峰值束流密度J＞扫描行间距系数μ＞束流分布参数σ;从降低工件温升角度,应选取较小的入射离子能量和峰值束流密度以及较大的离子束径、扫描行间距系数和入射角度,减小离子束加工对工件性能的影响,同时加工时间增加不明显.

关键词: 离子束加工(IBF) , 温度场 , KDP晶体 , 参数优化

长杆弹侵彻过程中弹靶材料本构参数对侵彻计算的影响规律及其优化

高光发 , 李永池 , 赵凯 , 王焕然

兵器材料科学与工程

利用材料动静态力学性能实验结果拟合出的Johnson-cook本构方程,在应用于侵彻问题研究时需要做进一步的校正和优化.基于现有侵彻实验结果和经验证较准确的材料本构方程,对弹靶材料均为4340钢时杆弹垂直侵彻半无限靶板进行系列数值仿真研究和初步的理论分析,得到各本构参数对侵彻计算结果特别是最大侵彻深度的影响规律.研究表明:除参数A外,其他4个参数与弹体的最大侵彻深度之间分别呈线性关系;材料的应变率硬化因子C、温度软化因子m和应变硬化指数n对弹体最大侵彻深度影响远小于参数A和B;相对于参数B与n,参数A的实验测量误差相对较小;在参数的校正和优化过程中,注意对参数A和B、n进行调节,特别是参数B的优化.给出各参数与弹体最大侵彻深度的内在联系表达式,并对实验中的4340钢进行校正和优化.计算表明,利用优化后的本构参数所得到的侵彻结果更加准确.

关键词: 高速侵彻 , Johnson-cook本构模型 , Johnson-cook破坏准则 , 侵彻规律 , 参数优化

材料Johnson-Cook破坏准则参数对侵彻行为的影响及校正

高光发 , 李永池 , 赵凯 , 王焕然

兵器材料科学与工程

利用Johnson-Cook破坏模型和非线性商业软件Abaqus,以4340钢杆弹垂直侵彻半无限4340钢靶板为例,探讨和分析参数D1～D5对破坏等效应变及侵彻计算过程与结果的影响,并获得各参数对侵彻深度的影响规律.研究表明:参数D1的取值为正值且应非常接近于0.000,综合考虑计算的稳定性,金属材料可取0.001或稍小;D4可取负值,建议为[-0.005,0.005];弹体在侵彻过程中接触部位所受静水压力为正(以压为正)且数值较大,入射速度为2.47 km/s时,弹体头部最大压力-等效应力比最大,达到142.14;D2和D3的取值应非常谨慎,需要通过数值计算验证.用所给出的校正方法和原则,对4340钢的Johnson-Cook破坏准则中参数进行校正,认为参数D1～D5分别可取为0.001、2.730、2.000、0.002和0.610,数值计算表明,用该组数据进行数值计算的结果与实验接近,侵彻仿真过程合理准确.

关键词: 侵彻力学 , Johnson-Cook破坏准则 , 侵彻规律 , 参数校正 , 4340钢

破鳞拉矫机控制系统的开发与应用

王力 , 朱晓岩 , 陈树宗 , 丁桦 , 张殿华

材料与冶金学报 doi:10.14186/j.cnki.1671-6620.2016.01.014

针对破鳞拉矫机的设备组成及生产工艺特点，开发了以插入量和延伸率控制为核心的自动控制系统.建立了插入量的控制模型，解决了因换辊后频繁标定零点位置以及辊子磨损影响插入量控制精度的问题.采用参数寻优的方法，求解以误差为基础的目标函数得出适配参数，解决了延伸率控制中的参数设置合理性受人为因素影响较大的问题.现场实际应用效果表明：破鳞效果良好，弯曲辊和矫直辊的标定值与计算值的最大偏差均可控制在0.24 mm以内；延伸率控制采用参数寻优前后效果对比明显，设定值为0.9%时，偏差控制精度由±8%提高到±5%，设定值为1.8%时，偏差控制精度由±3%提高到±1%.

关键词: 破鳞拉矫机 , 插入量 , 参数寻优 , 延伸率

Spray Deposition Behavior and Numerical Simulation of Growth of Tubular Preform in Spray Forming Process

钢铁研究学报(英文版)

关键词: 沉积行为 , 喷射成形 , 数值模拟 , 瓶坯 , 管状 , 生长 , 数学模型 , 倾斜角度

单晶铸件凝固过程工艺优化的数值模拟

卢玉章 , 申健 , 郑伟 , 徐正国 , 张功 , 谢光

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.11.001

采用ProCAST 软件系统研究了LMC（Liquid Metal Cooling）以及 HRS（High Rate Solidification）工艺下，不同工艺参数对单晶铸件凝固过程中纵向温度梯度、温度梯度角、凝固界面位置的影响。结果表明：H RS工艺受型壳厚度影响很小，型壳表面的辐射散热是 HRS工艺的主要影响因素，型壳的导热或者型壳和合金之间的换热是 LMC工艺的主要影响因素；提高保温炉温度有利于提高纵向温度梯度；拉速是影响定向凝固最重要的参数，随拉速的增加，单晶铸件的纵向温度梯度先增大后减小，因此，制备不同合金铸件时应当采用不同的拉速；不同浇注温度时，经过10min的静置时间后，单晶铸件的初始温度分布趋于一致，对后续凝固过程影响很小。提出了以纵向温度梯度 G∥、温度梯度角θ以及凝固界面位置 Rp考察定向凝固工艺参数优劣的标准，纵向温度梯度、温度梯度角、凝固界面位置是评价定向凝固参数优劣的有效手段。

关键词: 定向凝固 , 工艺优化 , 数值模拟